隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印行業(yè)經(jīng)歷了一段時間的緩慢發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的穩(wěn)定增長。

德勤預(yù)測，大型上市公司(包括企業(yè)3D打印機(jī)、材料和服務(wù))與3D打印(也稱為增材制造)相關(guān)的銷售額將在2019年超過27億美元，2020年將超過30億美元。(對于前后背景，全球制造業(yè)的整體收入總計(jì)每年約12萬億美元。)這部分3D打印行業(yè)每年的增長率約為12.5%，是幾年前的兩倍多(圖1)。

而其它研究機(jī)構(gòu)對3D打印的預(yù)測更為明朗，IDC預(yù)計(jì)2019年起全球支出將超過140億美元，比2018增長23.2%，在預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到230億美元。研究人員稱3D打印機(jī)和材料支出占全球市場總額的三分之二，在2022年達(dá)到78億美元和80億美元，2022年的服務(wù)支出將達(dá)到48億美元，服務(wù)市場由按需零部件服務(wù)和系統(tǒng)集成服務(wù)主導(dǎo)。與此同時，3D打印相關(guān)軟件的銷售額將比整個市場增長緩慢，五年增長率為16.7%。
      從地域來看，2019年美國的支出總額最大，高達(dá)54億美元，其次是西歐40億美元。這兩個區(qū)域?qū)⒐餐峁┙种?D打印支出。中國將是第三大的地區(qū)，支出超過19億美元，其次是亞洲/太平洋(不包括日本)中歐和東歐(CEE)、中東和非洲(MEA)。
       3D打印正在經(jīng)歷這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可能是因?yàn)槎鄠€行業(yè)的公司越來越多地使用它，而不僅僅是用于快速原型設(shè)計(jì)。如今的3D打印機(jī)能夠打印更多種類的材料(這主要意味著更多的金屬打印和更少的塑料打印，盡管塑料仍可能占主導(dǎo)地位);它們打印物體的速度比以前快，并且可以打印更大的物體(構(gòu)建體積)。源源不斷的新進(jìn)入者正在擴(kuò)大市場。 3D打印被認(rèn)為是工業(yè)4.0中的“必不可少的部分”。先進(jìn)的生產(chǎn)和操作技術(shù)與智能數(shù)字技術(shù)的結(jié)合被稱為“第四次工業(yè)革命”。
     還有其他報(bào)告提供了該行業(yè)的歷史、當(dāng)前和預(yù)測市場規(guī)模。然而，它們基于專利研究，因此既不可復(fù)制，也不可證偽。相比之下，由于我們專注于大型上市公司，我們的歷史和當(dāng)前數(shù)據(jù)都是從公開來源、經(jīng)審計(jì)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)和季度更新的數(shù)據(jù)中挑選出來的。我們的前瞻性估計(jì)再次利用公開可得的資料，并根據(jù)現(xiàn)有的分析師一致估計(jì);對于其中一些公司，超過12位分析師提供了前瞻性預(yù)測。
3D打印的興起，放緩和崛起
      像許多新技術(shù)一樣，3D打印在早期也被過度炒作。到2014年，該行業(yè)(包括但不限于大型上市公司)的收入超過20億美元，高于2009年不到10億美元(某些基礎(chǔ)專利到期的年份，以及第一個消費(fèi)者家用3D打印機(jī) RepRap3問世)。新聞報(bào)道興奮地談到“每個家庭都將成為一個工廠”，并且有人預(yù)測傳統(tǒng)零件制造商、倉庫和物流公司在短期內(nèi)都會受到嚴(yán)重破壞。實(shí)際上，當(dāng)時3D打印機(jī)主要用于制作塑料原型，雖然家用3D打印機(jī)既有趣又有教育意義，但它們制造的東西幾乎從未具有適用價值。
     雖然沒有崩潰，但3D打印行業(yè)過度炒作，導(dǎo)致它的發(fā)展速度放緩了。從圖1中可以看出，行業(yè)中的大型上市公司在2015年和2016年經(jīng)歷了個位數(shù)左右的百分比增長(盡管一些公司確實(shí)看到同比收入下降)，在經(jīng)歷了前幾年過高的期望后，進(jìn)入了預(yù)期下降的低谷。然而，這是一個淺谷，到2017年，增長再次加速。今天，我們預(yù)測未來幾年的行業(yè)年增長率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10%。
     為何增長前景會反彈?首先得益于更多的3D打印材料。 2014年，可用于3D打印的材料清單已經(jīng)很長了，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及零件制造中常用的完整材料清單。此外，許多零件需要由多種材料制成，當(dāng)時的3D打印機(jī)并不適合這項(xiàng)任務(wù)。快進(jìn)到2019年初，潛在的3D可打印材料清單已擴(kuò)大到五年前的兩倍以上，混合材料打印機(jī)正變得越來越普遍。
      在這方面，最大的轉(zhuǎn)變往往是從塑料轉(zhuǎn)向金屬打印。塑料適用于原型機(jī)和某些最終零件，但價值數(shù)萬億美元的金屬部件制造市場是3D打印機(jī)更重要的市場。從2017年到2018年，3D打印行業(yè)的一項(xiàng)調(diào)查顯示，雖然塑料仍然是最常見的材料，但僅在那一年，塑料在3D打印中的份額就從88%下降到了65%，而金屬打印的份額則從28%上升到了36%。按照這個速度，金屬很有可能在2020年或2021年取代塑料，用于所有3D打印一半以上的份額。
      另一個因素是速度。一次(用任何材料)制造一個超薄層是一個固有的緩慢過程。但自2014年以來，情況發(fā)生了變化。盡管打印時間會因形狀的復(fù)雜性、打印作業(yè)的質(zhì)量和/或使用的材料而有所不同，但從廣義上講，2019年市場上的3D打印機(jī)的速度是2014年的兩倍，其他條件相同。
    一個特別有趣的創(chuàng)新是在金屬打印領(lǐng)域。在過去幾年中，使用選擇性激光燒結(jié)(SLS)打印了許多金屬零件。該過程相對緩慢且昂貴，并且需要接近真空的環(huán)境。最近的一種稱為粘合劑噴射金屬印刷的技術(shù)，可以將生產(chǎn)每個零件所需的時間縮短一半，準(zhǔn)備在2019年推出。盡管粘合劑噴射技術(shù)使得實(shí)際的3D打印部分比SLS快得多，但如此打印的部件尚未完成，需要在烘箱中燒結(jié)烘烤后進(jìn)行后處理，直到金屬粉末熔化為止。不過，雖然燒結(jié)需要時間，但可以集中進(jìn)行，所以大量零件的平均每件時間仍然比SLS快。)
     3D打印機(jī)不僅變得更快，而且它們的構(gòu)建體積 - 可打印對象的大小 – 也正在增長。幾年前，一臺典型的高端金屬打印機(jī)只能制造一個小于10 x 10 x 10厘米的物體。但在2019年，可適用多種打印機(jī)，構(gòu)建體積為30 x 30 x 30厘米(9立方升)的物體。這允許制作更大的物體而無需打印較小的物體，然后組裝它們。此外，在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)室采用大面積增材制造(BAAM)技術(shù)，在非常大的建筑體積上取得了進(jìn)展，其中x，y和z軸以米而不是厘米為單位測量。
       最后，一些大公司正在進(jìn)入3D打印市場，驗(yàn)證空間并推動整個行業(yè)更快地進(jìn)行創(chuàng)新。這些大型公司帶來了研究投資、信譽(yù)、龐大的客戶基礎(chǔ)和營銷力量，幸運(yùn)的是，對于行業(yè)的增長，他們通常會擴(kuò)大整體市場，而不是從現(xiàn)有的競爭者那里搶走銷量。這些財(cái)富500強(qiáng)公司從3D打印中獲得的收入對他們來說并不重要，對于一家價值500億至1000億美元的公司來說，即使是2.5億美元的3D打印相關(guān)收入也不到其銷售額的0.5%，但對于3D打印行業(yè)而言，這是非常重要的，到2020年可能占3D打印行業(yè)總收入的15%左右。此外，這些大公司進(jìn)入3D打印對于產(chǎn)品而言具有很高的戰(zhàn)略意義：他們正在使用3D打印以有趣的方式管理長尾并改善零件性能，例如打印重量更輕的零件，在制造中獲得更大的靈活性，簡化零件等等。
3D打印是否會百分之百成為制造市場?
     隨著近年來的所有改進(jìn)，人們可能會問到為什么3D打印每年僅“增長”12%左右。如果3D打印機(jī)現(xiàn)在在制造最終部件方面如此有用，那么增長為什么不會更高呢?3D打印會成為制造東西的唯一方式嗎?
簡而言之，沒有。但要了解原因，值得探討如何更細(xì)致地制造零件。
基本上有三種方法可以一個零件：
獲取所需材料的數(shù)量，并根據(jù)需要進(jìn)行塑造
拿一塊太多的材料，去掉不需要的東西(減法制造)
隨著時間的推移，使用材料逐步構(gòu)建零件，直到完成所需的零件(增材制造或3D打印)
      第一種方法可涉及多種技術(shù)和材料;鍛造、鑄造、沖壓和模塑(塑料注塑)是最常見的。這些技術(shù)已經(jīng)使用了幾十年甚至幾個世紀(jì);它們是眾所周知的，在每個零件的基礎(chǔ)上相對便宜，并且平均在幾秒鐘內(nèi)生產(chǎn)零件(不包括精加工 - 幾乎所有類型的零件制造，需要進(jìn)一步加工以進(jìn)行精加工，這可能需要幾秒鐘到幾小時)。截至2018年，以這種方式運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器每年價值3000億美元，其中7臺每年生產(chǎn)價值超過一萬億美元的零件。作為一個成熟的行業(yè)，這種制造模式在全球范圍內(nèi)平均每年以2-3%的速度增長。
    第二種技術(shù) - 減法制造 - 可能涉及使用車床和許多其他大型工廠工具，但重要的是，它也可以通過計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器來執(zhí)行，這些機(jī)器正變得幾乎無處不在。使用CNC機(jī)器制作物體的成本比上述技術(shù)高，每個部件需要幾分鐘而不是幾秒鐘(不包括完成時間)。然而，基于數(shù)控機(jī)床的制造在許多市場中非常有用，特別是在體積低于制造模具(例如)或最終部件不能使用舊技術(shù)制造的情況下。全球數(shù)控機(jī)床市場每年增長約7%，約為傳統(tǒng)制造業(yè)的兩倍;預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到1000億美元，高于2018年的約600億美元